基于工业4.0的应用本科发展对策研究

薛培军

(郑州工程技术学院，郑州 450044)

基于工业4.0的应用本科发展对策研究

薛培军

(郑州工程技术学院，郑州 450044)

根据应用型本科院校的教育教学目标，结合工业 4.0时代社会对工程创新人才的迫切需求，面向未来，分析工业4.0的内涵，依据工业4.0的具体内容要求，提出应用型本科院校要全面培养以高级应用型人才为显著特色的应用型本科高等教育，并积极调整专业体系结构，及时转移工作重点，推进高校的创新创业教育和大学生自主创业工作，进而找到应用型本科教育与新型工业化道路之间的结合点、切入点,探索与我国新型工业化道路相适应的现代应用型本科教育模式。

工业 4.0；应用型本科；创新创业；人才培养转型

在新一轮产业技术革命中，传统科技工业强国的德国，工业竞争优势受到了来自世界各方面的挑战。德国各界精英对未来发展表现出某种忧虑，在2011 年4 月汉诺威工业博览会上提出了工业4.0 的概念，后经过《保障德国制造业的未来：关于实施“工业4.0”战略的建议》报告的扩展，在很短的时间内得到了来自党派、政府、企业、协会、院所的广泛认同。经过《“工业4.0”标准化路线图》的细化，很快上升为德国的国家战略，从一个产业政策上升为国家法律，完成了从一个民间的概念迅速演变为国家产业战略的传奇。

一、工业4.0与应用型本科

(一)工业4.0的概念

1.工业4.0的含义

所谓德国的工业4.0(Industry 4.0) 就是通过互联网等通信网络将工厂与工厂内外的事物和服务连接起来，创造前所未有的价值，构建新的商业模式，甚至还能解决许多社会问题。这是一个涵盖生产原料、智能工厂、物流配送、消费者等的大网，利用信息物理融合系统(CPS，Cyber-Physical System)将生产中的制造、供应、销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效，个人化的产品供应。“工业4.0”描绘了制造业的未来远景，提出了人类将迎来以物联网为基础，以生产高度数字化、网络化、机器自组织为标志的第四次工业革命。这是继蒸汽机的应用、规模化生产和电子信息技术三次工业革命后的又一次影响人类生活的革命，消费者通过互联网提出自己的个性化要求，依靠自动订单系统发送给智能工厂，由工厂设计并采购原材料进行生产，然后再通过网络配送直接交付给消费者。

2.工业4.0能够解决的问题

工业4.0将在五个方面整体提升企业、行业、国家的竞争优势。1)互联：整个工业生产将通过物联网连接，包括生产设备之间，设备和产品之间，虚拟和现实之间等。2)集成：通过各种管理系统实现端到端的集成，以及一个产业链及其相关行业的纵向和横向集成。3)数据：大数据分析、挖掘等相关技术，将实现工业领域对内、外部数据更为科学的管理和把控。4)创新：工业4.0的实施过程是制造业创新发展的过程，技术创新将引领一系列产品、模式和业态的创新，带动相关各工业链条内的技术提升，形成大规模的良性创新循环。5)转型：工业领域在前述的各项变革基础，将实现大规模生产向个性化定制的转型、生产型制造向服务型制造的转型等。

(二)如何应对工业4.0

2014年以来，“工业4．0”成为国际和国内关注的热点。那么，作为制造业大国和自动化制造后发优势的中国，我们该如何应对？由于传统制造企业信息化与工业化尚未很好融合，我们必须要找到走工业4.0的中国式道路。

1.国家应对工业4.0的策略

2014年10月10日，李克强总理访问德国时发表《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展“工业 4.0”合作，标志着我国将“工业4.0”提升为国家战略。借鉴德国的顶层设计、实施步骤、制度保障等先进经验，以及其他领先工业国在类似领域的交流合作，集百家之长，中国政府提出《中国制造2025》，建立制造强国战略第一个十年的行动纲领和“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。为此，要纠正企业、政府、媒体等各界人士的观念，明确“工业4.0”“中国制造2025”所倡导的智能制造生产方式的范围及领域，转变思路、拓展眼界。

2.高等教育应对工业4.0的策略

2015年7月，教育部等四部门专门印发了《关于地方本科高校转型发展的指导意见》(征求意见稿)(以下简称《意见》)，《意见》明确指出，按照建设现代职业教育体系和高等学校分类管理的要求，改革高等学校设置制度，将应用技术类型高校明确为本科高等教育的新类型和发展重点(除规划为研究型大学的院校和一些特殊院校外)，地方本科高校的新设、升格和更名原则上明确为应用技术类型。文件还指出，要在5年左右建成一批地方本科转型示范学校。这意味着4年之后的2020年，全国地方本科高校将结合国家社会经济发展现状全面转型，应对工业4.0对现代制造技术的需求。

二、工业4.0 的应用型本科研究

(一)应用本科

1.应用型本科的内涵

“应用型本科”是对新型的本科教育和高职教育相结合的教育模式的探索，由部分省属本科院校与国家级示范性高等职业院校、国家大型骨干企业联合，试点培养适应社会经济发展需求的应用型本科专业人才的高等院校。应用本科是较高层次的技术教育，它是相对于普通本科和高职专科而言的，它既不同于一般四年制的普通本科，也不同于专科层次的高职。普通本科和应用型本科是平行发展的两种类型本科教育，应用本科在培养规格上不是学科型、学术型、研究型人才，而是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才，重在学生的技术应用能力的培养。它以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案。

2.特征

应用型本科重在“应用”二字，是指在新的高等教育形势下，构建新的学科方向、专业结构、课程体系，以满足和适应经济与社会发展需要，其人才观、质量观和教育观体现时代精神和社会发展，表现在更新教学内容、教学环节、教学方法和教学手段，全面提高教学水平，培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才。应用型本科的本质表现是其专业性、创新性。专业性凝注于某一领域发展最前沿的新知识和代表该领域最尖端最先进的新技术、新工艺、新方法，反映的是专门性、先进性,表现在对某一领域认识的深度。创新性是应用型本科的核心本质，将最新的知识和新技术、新工艺、新方法集成创新，提出新的目标理想和假设、构思新的设想和方案、设计出更加丰富、更加实用的产品。

3.应用型本科面临的问题

应用型本科的提出，面临诸多问题。首先，实践教学理念还未形成，教师和学生中，一部分人对应用型人才培养模式和强化实践教学重要性认识，在一定程度上还停留在表面，普遍存在观望、等待、敷衍等现象。其次，培养教学应用型人才的手段和方法仍显短缺和落后。先进教学设施短缺，限制了教师教育教学改革的积极性；现有的实训设施不能满足教学实践的需要，实训模拟场地限制了培养学生动手的机会，不能满足教师在案例教学、实务展示等教学环境的需要。三是校外实习基地不能满足教学实践的需要，使得实习基地教学普遍浮于形式，原因在于企业改制后管理者利益最大化追求，经费、人力的投入有限。四是教学计划中实践环节的教学课时仍显不足，大量的公共课、理论课仍占居了较大的学时比重，还有“名义实习”名不符实等。五是实践教学缺乏，大量年轻教师从研究型高校毕业直接进入高校从事教学工作，缺乏实践教学环节的专门训练，难以胜任相关的实践指导工作。六是缺乏新的教学评价机制。教学手段日新月异，教学设备不断升级，现行的教学评价机制没有及时更新，起不到鼓励实践教学环节和鼓励教学改革创新的积极性，新的教学评价机制还有待深入探索。

(二)工业4.0与应用型本科

1.中国的工业现状

西方发达国家的工业发展是一步步从2.0到3.0，进而4.0的稳步前行，而中国工业制造的发展极不平衡，处于工业2.0要补课，3.0要加快普及，4.0初步探索的三个阶段并行发展，顶多算工业2.5。由于现代化工业生产要素的先天不足，伴随着人力成本不断攀升，劳动力优势丧失殆尽，加上质量意识薄弱、质量管理制度不健全，创新能力不足，生产管理的不精，信息化程度低，技术和业务模式都受到限制，需要先补发达国家传统工业的课，进行转型探索。另一方面，智能化的制造业对从业人员的专业知识与能力水平提出了新的要求，而传统教育模式却使毕业生职业生涯过早地锁定，各专业间缺少相互融合，特别是在电子技术、计算机技术和机械制造等跨学科专业，急需改革旧的教育体制，尝试培养多元化的创新复合型高级人才，应对工业4.0的到来。

2.应用型本科教育在工业4.0地位和作用

首先，工业4.0是工业经济时代的发展和完善，体现在生产过程的柔性化、个性化、定制化，电脑智能化将取代工业经济为代表的加工业和服务业，加工工艺、服务流程、决策实施等工作并不缺失，技术、产品、模式等的创新，依然需要高级应用型技术人才。这部分人才恰好是应用型本科高等教育的培养目标。其次，工业 4.0 时代更加需要从事运行、维护和智能操作的高级实用型人才，对全民素质提出更高的要求，需要接受本科教育的人数大幅提升，应用型本科高等教育绝对数量和比例都将有较大幅度的提高，应用型本科高等教育在工业 4.0 时代将大有作为。再者，一些高智能化电器设备的运行维护对人员提出了更高的要求，一般技工将不能胜任，比如电脑的维护主要集中在软件方面。因此，应用型本科高等教育将担负着更重要的任务。最后，为发展和完善工业智能化，中国将大力发展“互联网+”，以及知识转化为生产力的设计，整个社会互联、数据、集成技术水平的提升，其目的是提高对应职业岗位的从业要求，也使得应用型本科高等教育的任务必然相当繁重。

3.工业4.0和本科专业的联系

针对工业4.0的生产体系，我们可以简单地把其划分为六个层次，即智能生产、智能产品、生产服务化、云工厂、跨界打击和秩序重建，对应的本科教育要在无线通讯、物联网、传感器、自动控制、编码和数据挖掘技术、信息安全、软件建设以及法律创新、信息管理、电子设计创新，包括加工、包装和服务管理和企业创新等。

(三)应用型本科对策研究

综合型大学强调理论知识的深度探求，侧重学术型、研究型人才的培养，难以完成工业 4.0时代一线技术开发工作，而高职院校侧重技能型人才的培养，强调具体实践能力的积累，培养工匠型人才，专业知识水平的有限性使其难以胜任掌控全局的工作。应用型本科教育要克服这些困难，确立以学生为中心的人才培养观，使整个教育教学活动以学生为中心设计，以职业岗位能力为重点施教，培养既扮演操作者，更承担协调者角色的高层次、高素质应用技术型人才，要求学生拥有理论知识和实践能力，兼具专业知识和应用创新能力。

应用型本科院校的建设涉及到办学理念、层次定位、专业设置、培养模式等多方面，既需要内部的治理与调整，同时也需要外界的支持与配合。我国高等教育虽然不断发展完善，但还存在一些与社会经济发展不相适应的问题，制约高等教育事业的改革，我们重点从内部建设方面来探索工业4.0时代下的应用本科建设策略。

1.专业体系再构建

专业体系设计是一所学校的顶层设计，其设计的主要内容是一定时期内合理、科学的专业结构及专业开设的时间顺序。专业体系设计需要解决的主要问题是专业结构的本质联系和专业的结构模式。

科学、合理的专业体系设计能够带来学校专业建设乃至基本建设投资的高效运行。依据工业4.0发展对人才的需求，地方本科院校应结合自身的办学条件，调整文、经、理、管学科平衡发展；结合当地经济建设发展调整现有学科专业，以及教学计划和课程体系，依据工业化生产需要，最大限度强化实践教学的课时比重、课程结构，增设符合地域经济发展和技术先进的特色专业，并建立科学的专业选择机制，学生依据自身的特点、爱好，在一年后转到自己喜爱的专业。特别是要加强电子技术、计算机科学和机械制造三个专业跨学科知识和能力的培养，优先发展数控机床与基础制造装备、航空装备、汽车、通信网络装备等重点专业集群，打造专属自己的品牌学科和专业，满足智能制造业及其配套产业对从业人员的新要求。

2.探索创新教学模式

“互联网+”大背景下的应用型本科教学模式改革对于教师和学生都是一个适应并挑战的课题，随着4G、5G网络的发展和覆盖面越来越大，作为“第五媒体”的移动智能设备进入课堂教学是必然，智能手机上网学习、查资料、信息交流、购物已深入学生的日常生活和学习。“互联网+课堂”教学模式在智慧校园建设中成为主流，大学的教学课堂也因翻转而多样化，学生自主学习意识日益增强，不受时间、空间及环境的影响，随时都可以在一起互动交流、自主学习、观看微课程、在线学习等。同时，互联网+大背景对教师的素质提出了更高的要求，教师必须主动进行教育教学的改革，改变传统教学中“满堂灌”的教学模式，将微课、MOOC,翻转课堂等形式引入课堂教学中。

在新的教学模式变革中，要积极引进国外先进的教学理念、课程体系、教学模式，把培养学生自主学习意识、实践动手能力、适应社会发展等学习需求放在第一位，探索适应时代发展要求的应用型人才培养模式。培养有技术、懂管理，具备创新能力、跨界能力的通用型人才。

3.打造“双师双能型”的师资队伍

要满足地方应用型本科教学需要，提升学校办学内涵和转型发展，师资队伍建设尤为重要，针对应用型大学教学规律及人才培养特点，需构建多元化的培养方式，将“双师双能型”教师培养纳入学校发展总体规划中，确定“双师双能型”教师培养目标，在3到5年之内实现提升教师的综合实践水平，优化调整教师队伍结构；在8到10年左右实现一般情况下，优化教师的个人水平，使其具备较强的实践创新能力。引导教师尤其是青年教师扩充个人的专业知识、改善知识结构，增强自我发展意识和能力。

整体而言，培养“双师双能型”教师队伍，应当采用科学的选拔手段，在战略层面上谋划、完善“双师双能型”教师培养体系，确保“双师双能”教师队伍的高素质与高能力。首先要建立完善的“双师双能”教师培养体制，制定与之相适应的培养计划，形成科学的培养体系。其次要加强和完善对“双师双能”教师队伍的激励机制，采取推荐为学科专业带头人或骨干教师的评价手段，促进教师提高自身业务能力。三要结合不同专业的特点，依托校企合作平台深度合作，构建校企师资双向互换机制，和企业建立深层次的产学研合作关系，派教师到企业顶岗学习，聘请优秀的企业行业技术人员兼任教师。四要加强兼职教师队伍建设，弥补专职教师队伍在专业设置方面灵活度的不足，可以到企业引进经验丰富的高级工程技术人员、管理人员，可以聘请其他高校实际工作经验丰富的教师。

4.构建校企合作的多赢模式

作为直接为生产一线培养高级应用型技能型人才的应用型本科高等院校，校方与企业应建立起更为密切的联姻关系，加强校外实践基地的建设，建立全方位创业支持平台，不仅使学生实习问题得以顺利解决，而且扩展学生就业渠道，把握应用型本科高等院校的整体办学思想的正确方向。

要强化校外实习基地建设，加强校企的深度产学研合作，建立一批校外实践基地，为学生搭建实践锻炼的平台，一方面让学生通过实践获得一手的经验，开拓思维，提高创新能力，使其真正成为培养学生走向社会的起点和摇篮。另一方面，学校在与企业的相互学习中，可以使应用型本科进一步明确高等教育培养目标，设置合理的课程。同时，通过产学研的合作，双方可以通过委托课题、合作课题、企业捐赠、专利、许可证、资金支持等传统方式，也可通过新型知识转化渠道。另外，我们可以紧抓政府为大学生创新创业提供的一项优惠扶持政策，大力推行“大学生创业孵化器”建设，为初出茅庐的大学生提供实践基地、创业基金以及创业培训辅导，帮助学生解决创业前期的困惑，有效引导学生利用创业基地这一平台实现自己的创业梦想。

5.重构课程体系评价机制

课程评价体系十分重要，按照什么标准来选择教学的课程？课程教学的知识点的深度和广度？如何保证教学内容的顺利衔接？如何保证课程教学的有效性来实现课程教学的目标？我们必须建立健全科学的考核机制，明确考核标准和考核办法。

对于应用型课程体系的转型来说，其实是一个对教育资源重新选择的过程。我们要着眼建立新型的多元化教学评价体系，来适应新形势下的教学发展需要，使教学评价覆盖更加全面、科学。可以采用师生双方互评，拓展一条深入、有效的沟通渠道，能够更加真实、全面地反映教学效果。也可以采用网络评教和计算机统计、分析，使评教结果去利益化，促使教师心平气和地分析评教结果，从而保证评教结果更加科学可靠。

6.应用型本科的人才培养模式

地方本科院校要为行业和地方经济发展服务，决定了应用型人才培养目标的定位具有行业性和地方性特点，需要构建合适的地方本科院校应用型人才培养模式，探讨其培养目标和培养方式、方法。

首先要形成人才培养模式的特殊内涵，确定人才培养模式的目的，培养学生具备适合本专业发展的工程师所需知识结构和前沿知识，解决本行业工程问题所需的知识基础。其次，应用型本科更偏重于应用型人才的培养，培养学生具备一定的创新能力和解决工程实际问题的能力，具备将相关理论知识应用于工程训练中的基本技能。再次应用型人才培养模式的核心，是以工程能力为背景，构建课程体系。要知识和能力双重融合，培养学生团队协作能力、社会适应能力以及再学习能力，重构以工程能力培养为导向，有机融合的一体化课程体系。最后，要对学生进行素质培养。知识和能力培养固然重要，更要加强法律法规知识和行业制度学习，以及职业道德操守和社会责任感教育培养使学生具备热爱本职工作的吃苦耐劳和奉献精神。

三、结束语

处于高科技飞速发展的时代，高等教育改革和产业结构升级，地方本科院校转型是大势所趋。这一过程中，地方本科高校根据自身的发展特点，抓住产业结构升级与国家扶持的机遇，积极探讨、探索创新发展模式，主动转变教师队伍建设理念，进而推动地方本科高校的发展。而且要密切配合“工业4.0”的战略，紧紧抓住“智能化+网络化”的核心，建立健全高校创业、创新机制，促进中国的“教育梦”“就业梦”，从而更好地实现“中国梦”，为即将到来的工业 4.0 时代输送大批高素质的应用型应创新人才，发挥地方应用型本科为地方经济服务的根本作用。

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(责任编辑 吕志远)

Research on the Countermeasure of Applied Undergraduate Education Development Based on Industrial 4.0

XUE Pei-jun

(Zhengzhou Institute of Technology, Zhengzhou 450044, China)

According to the teaching goal of applied undergraduate colleges, combined with the urgent need of engineering innovative talents in the age of industrial 4.0, the paper analysizes the connotation of industrial 4.0. According to the specific requirements of industrial 4.0, the article puts forward a suggestion that the applied undergraduate colleges and universities should fully carry out the advanced applied talents training as the outstanding features of applied undergraduate education, and actively adjust the structure of professional system, timely transfer work emphasis, promote the innovation and entrepreneurship education of the college and university students, find a joint and breakthrough point between the applied undergraduate education and the new industrialization road, in order to explore the mode of the modern applied undergraduate education which adapts to the new path of industrialization in our country.

industrial 4.0; the applied undergraduate colleges and universities; innovation and entrepreneurship; talents training transformation

2016-10-26

薛培军(1962—)，男， 河南商丘人， 郑州工程技术学院副校长， 教授。

10.13783/j.cnki.cn41-1275/g4.2016.06.017

G648

A

1008-3715(2016)06-0091-05